Materials energètics en estat sòlid per a dispositius de refrigeració

Abstract

L’aplicació d’un camp de pressió hidrostàtica a un sòlid en condicions adiabàtiques causa importants canvis de temperatura i en condicions isotermes causa canvis d’entropia. Aquest fenomen es coneix amb el nom d’efecte barocalòric i és l’origen d’una línia d’investigació actual que busca noves tecnologies en el disseny d’aparells de refrigeració més eficients i respectuosos amb el medi ambient, basades en la utilització de sòlids enlloc de gasos degut als problemes de contaminació i de gestió de residus que provoquen aquests. En aquest treball s’estudien les magnituds de l’efecte barocalòric, associat a la transició de primer ordre sòlid-sòlid en què la fase d'alta temperatura presenta desordre orientacional respecte de la de baixa, de dos materials, l’1-adamantanol i el 2-adamantanol. A priori, els dos compostos presenten propietats prometedores per ser candidats a ser utilitzats en un cicle de refrigeració ja que la seves transicions són molt energètiques perquè involucren el desordre orientacional de les seves molècules. Per trobar aquestes propietats, s’han dut a terme una sèrie d’experiments d’anàlisi tèrmic diferencial (DTA) sota pressió hidrostàtica aplicada fins a 2.5 kbar i s’han calculat valors energètics d’una implantació d’un cicle de refrigeració amb aquests dos derivats dels adamantans . Els resultats experimentals obtinguts han mostrat una variació d’entropia isoterma (ΔSiso) mitjana a la transició en el rang de pressions d’entre 0 i 2.5 kbar de 196 J/(K·kg) i de 53 J/(K·kg) per l’1-adamantanol i pel 2-adamanatanol respectivament. Pel que fa als canvis de temperatura adiabàtic els valors a 2.5 kbar són de 10 i 4 K respectivament. Aquests valors són molt grans, sobretot els del primer material, comparats amb altres compostos [1] que difícilment arriben als 100 J/(K·kg) i en conseqüència els fan ser uns candidats potencialment adequats per a ser usats en una dispositiu de refrigeració.